微網(wǎng)能量優(yōu)化管理若干問題研究.pdf

1、能源是國民經(jīng)濟(jì)的基本支撐,近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展,能源的生產(chǎn)和消費(fèi)也在迅速增加。但是,我國能源結(jié)構(gòu)的不合理性以及能源利用效率偏低帶來了許多環(huán)境和社會影響。分布式發(fā)電技術(shù),有助于推動清潔能源和可再生能源的利用,提高能源利用效率,改善能源供應(yīng)結(jié)構(gòu),保障能源供應(yīng)安全。另外,電力系統(tǒng)已發(fā)展成為大容量集中發(fā)電、遠(yuǎn)距離、超(特)高壓輸電的大型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),電網(wǎng)大范圍互聯(lián)會使電網(wǎng)事故影響范圍擴(kuò)大,如果處理不當(dāng),有造成大面積停電的風(fēng)險。200

2、8年,我國南方地區(qū)發(fā)生冰雪災(zāi)害天氣而導(dǎo)致局部區(qū)域完全停電,以至于隨后發(fā)生的更大規(guī)模的停電事故,也是由于我國很多地區(qū)過于依賴集中式發(fā)電來供應(yīng)電能。
　　 相對于傳統(tǒng)的集中式供電方式,分布式發(fā)電可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、高效、可靠供電,將為集中式供電方式提供有力補(bǔ)充。微網(wǎng)將具有不同特性相互補(bǔ)充的多種分布式電源組合起來,與大電網(wǎng)協(xié)調(diào)運(yùn)行,最大限度地提高能源利用效率和供電可靠性。本文針對典型微網(wǎng)能量優(yōu)化調(diào)度問題,研究了基于粒子群優(yōu)化算法(PSO)的

3、微網(wǎng)熱電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型；進(jìn)一步考慮微網(wǎng)內(nèi)機(jī)組開停機(jī),比較了傳統(tǒng)數(shù)學(xué)優(yōu)化方法和智能優(yōu)化算法PSO的求解效果；由于風(fēng)電等可再生能源出力的隨機(jī)性,提出了考慮風(fēng)電出力隨機(jī)性的微網(wǎng)日前優(yōu)化調(diào)度模型；在進(jìn)一步研究微網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行調(diào)度模型的基礎(chǔ)上,提出了微網(wǎng)多時間尺度能量調(diào)度架構(gòu)；最后,研究了電動汽車接入對配電系統(tǒng)的影響。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　 第一章介紹了分布式能源的發(fā)展背景,綜述了分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,概括了微網(wǎng)在接入分布式發(fā)電方

4、面的優(yōu)勢,總結(jié)了分布式供能微網(wǎng)系統(tǒng)急需開展的研究內(nèi)容,同時總結(jié)了微網(wǎng)能量管理和電動汽車接入對電網(wǎng)影響的研究現(xiàn)狀。最后對本文的主要工作和章節(jié)安排進(jìn)行了說明。
　　 第二章總結(jié)了典型微網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化運(yùn)行,并對微網(wǎng)內(nèi)主要設(shè)備熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組(CHP)的部分負(fù)荷特性進(jìn)行了建模。提出了微網(wǎng)熱電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型,以系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用最小為目標(biāo),滿足設(shè)備容量約束和系統(tǒng)運(yùn)行約束,同時在模型中考慮了系統(tǒng)網(wǎng)損和網(wǎng)絡(luò)安全約束。然后介紹了PSO的基本原理和數(shù)學(xué)

5、模型,并將改進(jìn)PSO(IPSO)應(yīng)用于該微網(wǎng)調(diào)度模型。研究了不同季節(jié)的熱、電負(fù)荷曲線以及不同能源價格對微網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的影響,研究了負(fù)荷熱電比與CHP熱電比的匹配問題。
　　 第三章在第二章模型的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步考慮了機(jī)組開停機(jī),并對微網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型做了相應(yīng)修改。結(jié)合具體算例,比較了基于數(shù)學(xué)方法的混合整數(shù)規(guī)劃(MIP)和智能優(yōu)化算法PSO在求解該優(yōu)化問題上的性能差異。對于考慮微網(wǎng)潮流非線性約束的情況,對比分析了混合整數(shù)非線性規(guī)劃(MI

6、NLP)與IPSO的性能差異；對于不考慮微網(wǎng)潮流約束的情況,對比分析了混合整數(shù)線性規(guī)劃(MILP)與IPSO的性能差異。
　　 第四章首先介紹了考慮風(fēng)電出力隨機(jī)性的微網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行。然后利用拉丁超立方采樣和場景削減方法描述風(fēng)電出力的隨機(jī)性,提出了考慮風(fēng)電出力隨機(jī)性的微網(wǎng)日前優(yōu)化調(diào)度模型。在模型中考慮了減小公共連接點(diǎn)PCC處交換功率的波動,通過調(diào)節(jié)電熱轉(zhuǎn)換設(shè)備和鍋爐的出力,補(bǔ)償風(fēng)電出力的偏差,實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和可調(diào)度性。

7、　　 第五章研究了微網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行調(diào)度模型,并結(jié)合微網(wǎng)日前優(yōu)化調(diào)度模型,提出了微網(wǎng)多時間尺度能量調(diào)度的架構(gòu)。日前能量優(yōu)化調(diào)度模型通過熱、電協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的同時,提高微網(wǎng)適應(yīng)風(fēng)電出力隨機(jī)性的能力,為微網(wǎng)實(shí)時運(yùn)行的調(diào)節(jié)提供靈活性；在實(shí)時運(yùn)行時,當(dāng)超短期預(yù)測的風(fēng)電出力偏離日前預(yù)測的風(fēng)電出力時,通過調(diào)整日前調(diào)度策略,并控制電儲能設(shè)備的運(yùn)行方式,在保證日前調(diào)度計(jì)劃有效性的同時,減小風(fēng)電出力偏差的影響,實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)對于外部電網(wǎng)的可調(diào)度性。